ТЕХНОЛОГИЯ DOLPHIN
Изготовитель пресс-форм Georg Kaufmann (Швейцария) и производители сырья - BASF (Германия) и P-Group (Италия) объединили свои усилия в работах по усовершенствованию технологии Dolphin.
Технология направлена на изготовление конструкционных деталей с высококачественной приятной на ощупь поверхностью для внутренней отделки автомобиля на одной машине. Для этого партнеры скомбинировали традиционное литье под давлением и литье под давле¬нием со вспениванием, при этом в качестве мягкого компонента использовался термо¬пластичный эластомер. Фирма Johnson Controls Interiors (JOT) из Грефрата (Германия) присоединилась к проекту в качестве специалиста по внутренней отделке автомобилей. Как сообщают др. Марк Харвардт и др. инж. Оливер Беккер из JCI, первые испытания в условиях, приближенных к серийному производству, оказались многообещающими. Технология Dolphin будет использоваться в серийном производстве предположительно с 2010 года.
Литье под давлением как основа процесса
В технологии Dolphin используется машина для 2-компонентного литья под давлением с пресс-формой с поворотной плитой. В первой операции классическим литьем под давлением изготавливается подложка (в данном случае из смеси PBT/ABS). Подложка остается на сердечнике промежуточной плиты пресс-формы, которая поворачивается на 180°. Здесь с помощью технологии микроячеистого вспенивания Mucell формуется мягкая поверхность конструкционной детали. Для этого на подложку впрыскивается термопластичный газонаполненный эластомер, при этом происходит объемное заполнение гнезда пресс-формы. Во время короткой фазы охлаждения на холодной стенке формы, т.е. в краевой области, образуется тисненая поверхность конструкционной детали. Для вспенивания пресс-форма медленно приоткрывается на определенную величину, которая зависит, главным образом, от параллельности плит. Раскрытие вызывает начало процесса вспенивания: газ в пресс-форме без давления выделяется из расплава и образует микроячеистую вспененную структуру. Специальное управление процессом - быстрое впрыскивание и затем медленное открытие пресс-формы - обеспечивает образование микроячеек только во внутреннем объеме мягкого материала. Как уверяет господин Харвардт, качество поверхности конструкционной детали «вполне хорошее», а мягкость «действительно сопоставима с конструкционными деталями из пенопластов, изготовленными с помощью традиционных методов». Кроме того, решающее преимущество этой технологии состоит в том, что «требуются» лишь 1,5 пресс-формы: поворотная промежуточная плита, два идентичных гнезда и две матрицы, а также только одна машина.
Традиционные облицовочные детали
Дверные молдинги и приборные панели для салона автомобиля, как правило, имеют многослойную конструкцию,поверхностную структуру, сходную с поверхностью кожи, обладают приятной мягкостью и привлекательностью. Для их производства требуется многоступенчатый процесс:
- изготовление наружного слоя с требуемым тиснением с помощью напыления или литья под давлением полиуретана или поливинилхлорида;
- литье подложки под давлением;
- вспенивание подложки и наружного слоя с полиуретаном;
- нанесение отверстий и отделочная обрезка конструкционной детали.
По крайней мере, для каждой из трех первых перечисленных технологических операций требуется собственная пресс-форма или соответствующая производственная установка. Даже если четвертая технологическая операция автоматизирована, в ней используется дополнительный комплект инструментов. Во всех четырех стадиях изготовления потенциалы снижения издержек уже почти полностью исчерпаны. Что остается - существенные издержки на материально-техническое обеспечение. Дальнейшего снижения издержек можно добиться только с помощью инновационных технологий. Это относится и к еще одному пожеланию поставщиков комплектующих изделий: возможности изготовления облегченных конструкционных деталей с прежними или даже улучшенными свойствами.
Формующий инструмент, отвечающий требованиям Dolphin
Ключевую функцию в техно¬логии Dolphin берет на себя двухкомпонентная поворотная пресс-форма для двух станций впрыска, разработанная фирмой Georg Kaufmann AG (Буслинген, Швейцария). Ее промежуточная плита, установленная на вращающемся вместе с ней поворотном столе, имеет два идентичных гнезда. На неподвижной крепежной плите закреплена матрица для литья под давлением подложки из смеси PBT/ABS. Подвижная крепежная плита несет часть пресс-формы для литья под давлением термопластичного эластомера со вспениванием. Эта часть пресс-формы оснащена специальными сегментированными кромками, ко¬торые подпираются сильными пружинами. Они обеспечивают постоянную абсолютную герметичность гнезда, как при впрыске термопластичного эластомера, так и при размыкании.
Такая конструкция обуславливает возможность преимущественно горизонтального вспенивания термопластичного эластомера в направлении движения пресс-формы. Это в свою очередь необходимо учитывать при определении параметров конструкционной детали и ее положения в пресс-форме, поскольку материал в зонах конструкционной детали, находящихся не в направлении извлечения из пресс-формы, может вспениваться лишь в ограниченной степени или же вообще не может вспениваться.
К достоинствам этой концепции пресс-формы относится возможность формования отверстий непосредственно в пресс-форме с помощью подпружиненных знаков. Это в свою очередь упраздняет дополнительные операции, такие как штамповка или фрезерование конструкционных деталей. Горячеканальные плиты, а также инжекторы с игольчатыми клапанами и выталкиватели размещены на стороне матрицы. На стороне термопластичного эластомера находятся специальные дега-зационные дюзы для отвода избыточного газа в распределительных системах, что спо¬собствует высокому качеству мягких компонентов.
Экспериментальная установка внушает оптимизм
Для совершенствования и оптимизации этого метода фирма Johnson Controls наряду с изготовлением пресс-формы для условий, приближенных к серийному производству, содействовала монтажу установки, пригодной к серийному производству. Формуемой деталью является подлокотник для модели автомобиля из нижнего диапазона среднего класса.
Хотя качество, достигнутое в настоящее время, является удовлетворительным, как подчеркивают господа Харвардт и Беккер, проблемным местом остаются линии сопряжения шиберных элементов пресс-формы, которые выделяются на конструкционной детали. Это означает, что в отношении направления раскрытия пресс-формы и тем самым в отношении мягкости в отдельных зонах конструкционной детали приходится идти на определенные компромиссы. Однако рассматриваемый подлокотник показывает, что эти компромиссы могут преодолеваться и «может изготавливаться конструкционная деталь с максимальной мягкостью приблизительно в области фактического положения руки».
После успешных первых испытаний конструкционной детали на основе спецификаций изготовителя дальнейшие оптимизационные мероприятия консорциума разработчиков направлены на совершенствование тактильных характеристик (SoftTouch), т.е. на достижение повышенной мягкости.
По сравнению с традиционной 4-ступенчатой -техноло¬гией ожидаемое снижение издержек при методе Dolphin составляет от 20 до 30%. К этому добавляется снижение инвестиционных затрат и расходов на энергию.